Keevitamine (0)

Referaat:

Keevitamine

Koostaja :

Õpperühm:

Tallinn 2008

Sisukord:

Sisukord: 2
1. Sissejuhatus 3
2. Kaarkeevitus 3
2.1 Kaarkeevituse seadmed 5
3. Kaitsevahendid 5
4. Keevituselektroodid 7
5. Terase keevitamine 8
5.1 Legeerelemendid ja lisandid keevitatavas terases 8
5.2 Kroom ja selle mõjud keevitatavas metallis 8
5.3 Nikkel ja selle mõjud keevitatavas metallis 8
5.4 Molübdeen ja selle mõjud keevitatavas terases 8
5.5 Vanaadium ja selle mõjud keevitatavas terases 8
5.6 Volfram ja selle mõjud keevitatavas terases 8
5.7 Titaan ja Nioobium ning selle mõjud keevitatavas terases 9
5.8 Süsinik selle mõjud keevitatavas terases 9
5.9 Mangaan ja selle mõjud keevitatavas terases 9
5.10 Räni ja selle mõjud keevitatavas terases 9
5.11 Süsinikuvaeste teraste keevitamine 10
5.12 Süsinikteraste keevitamine 10
5.13 Legeerteraste keevitamine 11
6. Alumiiniumi ja selle sulamite keevitamine 13
6.1 Ettevalmistused alumiiniumi keevitamiseks 14
7. Vase ja vasesulamite keevitamine 14
8. Hõõrdkeevitus 16
9. Plasmakeevitus 17
Kasutatud materjalid: 20

1. Sissejuhatus

Keevitamiseks nimetatakse metalldetailide ühendamist nende kokkupuutekoha kohaliku kuumutamise teel kuni sula olekuni (sulatuskeevitus) või plastilise olekuni koos mehaanilise jõu rakendamisega ( survekeevitus ). 

Elekterkeevituse ajalugu algab aastast 1882.a. mil Nikolai Bernardos leiutas kaarkeevituse süsielektroodiga

1904.a. võttis Oscar  Kjellberg kasutusele kattega metallelektroodi

1928.a. kasutas A. Alexander esimesena keevituspiirkonna kaitseks gaasi. Hiljem on kasutusele võetud täidis- ja metallkeraamilised keevitustraadid. 

Tehnika arenedes on lisandunud palju uusi keevituse liike: kontakt-, plasma-, laser -, electron-, induktsioonkeevitus jne.

2. Kaarkeevitus

K
Joon.1 Keevitamise protsess
aarkeevitamine on termiline protsess, mis võimaldab metalliosakestel üksteisele läheneda ja üksteisega liituda, nii et seejuures moodustub keevisliide . Keevitamisel toimub metallis üheaegselt mitu protsessi: metalli sulamine , metallurgiaprotsessid sulamis, õmblusmetalli kristalliseerumine ja soojuse mõju keevisõmbluse lähiala metallile. Keevitatavad metallid võivad oma keemilise koostise poolest olla kas ühesugused või erinevad. Kõik ühesugused metallid on omavahel keevitatavad. Erinevate metallide sulamisalas ei toimu alati keevitamiseks vajalikke füüsikalis-keemilisi protsesse, mistõttu sellised metallid ei tarvitse olla omavahel keevitamise teel ühendatavad.

K Joonis 1, Keevitamise protsess
aarkeevitusel kasutatakse keevituskaart, mis on kaarlahendus. See tekib keevitamisel elektroodi otsa ja detaili vahel metalliaurude ning kaitsegaaside, elektroodikatte või räbusti koostisse kuuluvate ainete aurude ioniseeritud segus. Kaarlahendusega kaasneb suure soojushulga ja valguse eraldumine. Kaarlahenduse tekkeks peab elektroodide vaheline gaas olema ioniseeritud. Gaaside ionisatsiooni põhjustavad:

• kõrge temperatuur (termoionisatsioon), katood - ja anoodkiired, ultraviolett -, röntgen- ja radioaktiivne kiirgus (kiirgusionisatsioon)
  
• elektronide, ioonide või kiiresti liikuvate aatomite põrkumine gaasi aatomite või molekulidega (põrkeionisatsioon).
  

Ioniseeritud gaasis olevad vabad elektronid ja positiivsed ioonid muudavad gaasi elektrit juhtivaks, mistõttu tekib potentsiaalide vahe tõttu elektroodide vahel elektrikaar (elektrivälja olemasolul ). Mistahes ionisatsiooni astme korral saabub dünaamiline tasakaal, mil igal hetkel lagunevate molekulide arv võrdub taastuvate molekulide arvuga (ioonide molisatsiooni elektroodide ja remolisatsiooni tulemusel).

Keevitamisel saadakse kaare süütamiseks vajalik algionisatsioon elektroodi kokkupuutel detailiga ning selle kiire eemaldamisega küllaldase kauguseni.

• elektroodi eemaldamisel detailist venivad sulanud mikrokonarused välja ja ahenevad ,
  
• läbiva voolu tihedus suureneb ning katkemisel saavutab väärtuse, kus metalliosakesed aurustuvad
  
• kõrge temperatuuri tõttu tekib suur metalliaurude ioniseerimine ning elektroodide vahe muutub elektrit juhtivaks ja elektrikaar süttib ka üsna madala potentsiaalide vahe korral
  
• kuumenenud elektroodiotstes saavutavad elektronid nii suure kineetilise energia, et on võimelised katoodilt väljuma (elektronide termoemissioon)
  
• katoodilt väljunud elektronid põrkavad kokku kaarevahemikus olevate gaasi- ja auru molekulidega ning lõhustuvad need positiivseteks- ja negatiivseteks ioonideks ning elektronideks
  
• püsiva tugevusega elektrivälja olemasolul tekib nimetatud osakeste suunatud liikumine ning elektroonidevahel moodustub püsiv kaar.
  

Kaare pinge võrdub tema põhipiirkondade pingelangude summaga: Uk = Ukat + Us + Uan = Ik , kus Uk-kaare pinge (V) Ukat-pingelang katoodpiirkonnas, Us-pingelang kaare sambas (V), Uan-pingelang anoodpiirkonnas, Ik- keevitusvool (A).
Päripolaarset keevitusvoolu tahistatakse Euroopas SPDS ( straight polarity direct current ). Elekterkaarkeevituse vooluahel koosneb järgmistest komponentidest: vooluallikas , keevituskaablid, elektroodihoidik, elektrood , keevituskaar, keevitatavad detailid, maandus - ehk tagasivoolukaabel.

2.1 Kaarkeevituse seadmed

Käsikaarkeevitusel kasutataav vooluallikas peab andma madala pingega (15-50 V) voolu tugevusega 15-500A. Tal peab olema võimalus keevitusvoolu reguleerimiseks.

Vooluallikatena kasutatakse trafosid, generaatoreid ja invertereid. Trafod (Joon. 2) võivad olla koos alaldiga või ka ilma. Keevitamiseks kasutatakse nii alalis -kui vahelduvvoolu. Alalisvoolukaare püsivus on parem kui vahelduvvoolukaarel. Seepärast annab alalisvooluga keevitamine kvaliteetsema õmbluse. Samas on vahelduvvooluseadmed ehituselt lihtsamad, odavamad ja töökindlamad.

Keevitusgeneraatoritel (Joon.3) kasutatakse ajamina sisepõlemismootorit. See annab võimaluse keevitamiseks kohtades kus puudub võrguvool

Tänapäeval kasutatakse järjest rohkem invertertehnikat. Inverteris muudetakse 50 Hz vahelduvvool kõrgsagedusvooluks sagedusega 5000-25000 Hz. Inverterid (joon. 4) on kaalult kerged ja mõõtmetelt väiksed, kuna inverteris kasutatavad kõrgsagedusvoolu trafod on väiksed ja kerged.

Elektroodkeevitusega on võimalik keevitada terast (nii harilikku kui roostevaba ) ja malmi aga ka mõningaid värvilisi metalle ning sulameid .

3. Kaitsevahendid

Elektrikeevitusega töötamisel tuleb kasutada sobivat kaitseriietust ning jalanõusid mis kaitsevad keevitajat sulametalli, räbu pritsmete, keevituse soojustoime ja muude mõjutuste eest. Parimaks kaitseriietuseks on spetsiaalne kombinesoon. Selle puudumisel tuleb kasutada pikkade varrukatega kitlit ja tulekindlat põlle. Keevitaja jalanõud peavad olema kinnised.. Võimaluse korral tuleks kasutada spetsiaalseid tugevdatud ninadega saapaid. Kinnastest tuleks eelistada pikkade kätistega nahkkindaid (Joon. 5)..

Kuulmekäikude kaitseks keevitussädemete eest kasutatakse kõrvatroppe.

Näo ja silmade kaitseks kasutatakse kaitseprille (Joon. 6) ja keevitusmaske (Joon. 7 ja 8). Kaitseprille kasutatakse keevitatavate detailide töötlemisel nurklihvija ja meisliga ning šlaki eemaldamisel. Keevitusmask kaitseb keevitaja nägu sulametallipritsmete ja ultraviolettkiirguse kahjuliku toime eest. Lisaks sellele võimaldab keevitusmaski tume valgusfilter näha keevitustsoonis toimuvat. Valgusfiltri tööpõhimõtte järgi jagunevad keevitusmaskid kaheks: passiivse valgusfiltriga ja aktiivse isetumeneva valgusfiltriga Passiivse valgusfiltriga maskil on ühe kindla tumedusega valgusfilter (tavaliselt 10-11 DIN). Valgusfiltrid on vajadusel vahetatavad. Aktiivse isetumeneva valgusfiltri algtumedus on 3-4 DIN. Kaarleegi süttides tumeneb valgusfilter silmapilkselt tumeduseni10-11 DIN. Kaarleegi kustudes taastub valgusfiltri algtumedus. Valgusfiltri tumedusastmeid on võimalik muuta Aktiivse valgusfiltri toiteallikaks on päikesepatareid. Valgusfiltri kaitseks keevituspritsmete eest on filtri ees tavalisest klaasist vahetatav plaat.

4. Keevituselektroodid

Legeerimata ja madallegeeritud teraste keevituselektroodid jaotatakse rühmadesse katte tüübi jargi . Kasutatakse pohiliselt kolme elektroodi tüüpi: rutiil -, happelised - ja aluselised elektroodid . Enamus elektroodikatteid koosneb suures osas mineraalsest komponendist ja vesiklaasist, kuid mõned tüübid võivad sisaldada 5 ... 10% orgaanilist materjali (orgaanilised rutiilid). Rutiilelektroodid: sisaldavad kattes 50 ... 70% rutiili ( titaandioksiid Ti02) ja nendega on lihtne keevitada kõigis ruumiasendeis. Nad taluvad paremini keevitatavate pindade ebapuhtusi kui happelised elektroodid. Pealesulatustegur on väiksem kui happelistel elektroodidel, mis taluvad kõrgemat keevitusvoolu. Rutiilelektroodidega on kergem töötada. Happelised elektroodid: kate koosneb kvartsist (Si02) Elektroodid taluvad kõrget keevitusvoolu, mis annab all-asendis kõrge pealesulatusteguri tootlikuks keevitamiseks. Happelised elektroodid ei sobi suure piluga koostatud detailide keevitamiseks, kuid väikeste liitekohtade läbikeevitus on hea. Elektrood on tundlik metallis sisalduvate kahjulike lisandite suhtes. Seepärast ei tohiks keevitada kõrge väävli (max.0,05%) ja süsiniku (max. 0,25%) sisaldusega terast. Aluselised elektroodid: elektroodikatted sisaldavad põhiliselt kaltsiumkarbonaati (CaC03) ja/või kaltsiumfluoriide (CaF2). Aluselised elektroodid on vähem tundlikud kahjulike lisandite suhtes (reageerivad nendega). Keevisel on suurem löögisitkus ja paremad mehaanilised omadused, mille tõttu kasutatakse kõrgema tugevusega metalli keevitamiseks. Elektroodid peavad olema kuivad. Niiskus põhjustat pragude ja pooride teket. Aluseliste elektroodidega keevitatakse lühikese kaarega ning neil on veidi kõrgem pealesulatustegur kui rutiilelektroodidel.

Legeerimata terase kaarkeevitamine

Keevitustingimused

Aluseline

Rutiil

Happeline

Suured nõudmised mehaanilistele omadustele

1

3

2

Lisandid põhimetallis

1

2

3

Kalduvus pooridele

1

3

2

Vertikaalkeevitus

1

2

3

Õhuke materjal

3

1

2

Räbu eemaldatavus

3

2

1

Kaare stabiilsus

3

1

2

Tabel 1

Ülaloleva tabeli kasutamisest niipalju, et 1 on parim ehk esmane valik; 2 on teisene valik ning 3 on olemasolevatest kõige kehvem ehk viimane valik.

5. Terase keevitamine

5.1 Legeerelemendid ja lisandid keevitatavas terases

Legeerelemendid on kroom, nikkel, molübdeen, vanaadium, volfram ja titaan ning kamangaan ja räni, kui nende sisaldus on tavalisest suurem.

5.2 Kroom ja selle mõjud keevitatavas metallis

Kroomi on süsinikvaestes terastes kuni 0,3%,konstruktsiooniterastes 0,7...3,5%, kroomterastes 12...18% ja kroomnikkelterastes 9...35%. Keevitamisel moodustuv kroomkarbiid vähendab terase korrosioonikindlust ja suurendab keevitatavust halvendavate rasksulavate oksiidide teket.

5.3 Nikkel ja selle mõjud keevitatavas metallis

Niklit on süsinikuvaestes terastes 0,2...0,3%, konstruktsiooniterastes 1...5% ja legeerterastes 8...35%. Mõned sulamid sisaldavad niklit kuni 85%. Nikkel suurendab terase plastsust ja tugevust ning annab peeneteralise struktuuri, halvendamata keevitatavust.

5.4 Molübdeen ja selle mõjud keevitatavas terases

Molübdeeni on terastes 0,15...0,8%. Molübdeen suurendab teraste vastupidavust löökkoormusele ja kõrgele temperatuurile ning annab peeneteralise struktuuri. Kuid ta soodustab ka pragude teket pealesulatatud metallis ja soojusmõju piirkonnas. Keevitamisel molübdeen oksüdeerub kergesti ja põleb välja.

5.5 Vanaadium ja selle mõjud keevitatavas terases

Vanaadiumi on eriterastes 0,2...0,3%, stantsiterastes 1...1,5%. Ta soodustab teraste karastatavust, halvendades sellega keevitatavust. Keevitamisel oksüdeerub vanaadium intensiivselt ja põleb välja.

5.6 Volfram ja selle mõjud keevitatavas terases

Volframi on tööriista ja stantsiterastes 0,8...18%. Kõrgel temperatuuril suurendab volfram terase kõvadust ja tugevust (punapüsivust) hüppeliselt, ent tugeva oksüdeerumise tõttu halvendab keevitatavust.

5.7 Titaan ja Nioobium ning selle mõjud keevitatavas terases

Titaani ja nioobiumi lisatakse roostekindlatesse ja kuumakindlatesse terastesse 0,5...1,0%, et suurendada nende korrosiooni- ja kuumakindlust. Samas soodustab nioobium kuumapragude teket.

5.8 Süsinik selle mõjud keevitatavas terases

Süsinik on terase tähtsaim lisand . Ta määrab terase plastsuse, tugevuse, karastuse ja keevitatavuse. Harilike konstruktsiooniteraste kuni 0,25% süsinikusisaldus ei halvenda nende keevitatavust. Sellest suurema süsinikusisalduse korral aga halveneb keevitatavus tugevalt, sest soojusmõju piirkonnas moodustub karastunud ala, kus võivad tekkida praod . Süsiniku suur hulk muudab keevisõmbluse poorseks.

5.9 Mangaan ja selle mõjud keevitatavas terases

Mangaani on terases harilikult 0,3...0,8% ja ta ei halvenda keevitatavust. Keskmise mangaani sisaldusega 1,8...2,5% teraste keevitamisel võivad tekkida praod sest mangaan soodustab terase karastuvust.

5.10 Räni ja selle mõjud keevitatavas terases

Räni on terases tavaliselt 0,02...0,3%, mis ei halvenda keevitatavust. Suurema ränisisaldusega eeriteraste keevitatavust halvendab nende suur vedelvoolavus ning rasksulavate ränioksiidide teke.

5.11 Süsinikuvaeste teraste keevitamine

Süsinikuvaesed terased (kuni 0,25-% süsinikusisaldusega) on hästi keevitatavad. Keevisliited on hästi lõiketöödeldavad. Kasutatakse maksimaalset lubatud keevitusrežiimi. Liidetavad detailid servatakse.

5.12 Süsinikteraste keevitamine

Süsinikterased on keskmise (0,3...0,5%) ja suure (0,5...1,0%) süsinikusisaldusega terased. Keskmise süsinikusisaldusega teraste keevitamisel võivad tekkida praod nii põhi- kui ka õmblusmetallis. Kvaliteetse liite saamiseks tuleb toode enne keevitamist kuumutada temperatuurini 200...350 C°. Pärast keevitamist kuumutatakse toode ahjus temperatuurini 675...700 C° ning jahutatakse aeglaselt koos ahjuga temperatuurini 100...150 C°. Lõplik jahtumine toimub õhus.

Suure süsinikusisaldusega terastest valmistatakse lõike-, puur - ja muid riistu. Nende teraste puhul on tingimata vajalik eelkuumutus temperatuurini 350...400 C°, mõnikord ka kuumutus keevituse ajal ning termotöötlus pärast keevitamist. Keevitatakse kitsaste vallidena ning lühikeste lõikude kaupa. Kraater tuleb kindlasti täis keevitada või lõpetada õmblus tehnoloogilisel lisaplaadil. Keevitada ei tohi keskkonna temperatuuril alla 5 C° ning tõmbetuule käes.

5.13 Legeerteraste keevitamine

Legeerteraste keevitamisel tuleb detailide servad hoolikalt puhastada tagist, mustusest, tolmust ja räbust ning eemaldada niiskus metalli pinnalt, kuumutades servi gaasipõletiga temperatuurini 110...120 C°. Et vähendada põhimetalli karastumise ohtu, keevitatakse õmblus mitme läbimiga ühtlaste kihtidena või keevitatakse õmblusele lõõmutav vall, mis ei tohi puudutada põhimetalli. Vältimaks pragusid tuleb detailid enne keevitamist kuumutada temperatuurini 100...350 C°.

Madallegeerterastel võib keevitamisel tekkida karastunud struktuur. Selle vältimiseks ja ülekuumutuse ärahoidmiseks on soovitatav neid teraseid keevitada mitmekihiliste õmblustega, kusjuures kihid tuleb keevitada pikkade ajavahedena. 2 mm ja paksemat terast keevitatakse vastupolaarse alalisvooluga. Üle 15 mm paksusi detaile tuleb pärast keevitamist kõrgnoolutada.

Kroomränimangaanterased, mis kuuluvad madallegeeritud konstruktsioonteraste hulka keevitatakse olenevalt metalli paksusest ühe või mitmekihiliselt. Viimasel juhul on kihtide keevitamise ajavahe lühike.

Kesklegeerterastest valmistatakse kõrgel temperatuuril (400...600 C°) ja kuni 30 MPa rõhul gaasi või aurukeskkonnas töötavaid detaile (aurukatelde torud, naftatöötlusseadmete ja keemiaaparatuuri osad). Nendes terastes võivad keevitamisel tekkida praod, mistõttu tooteid tuleb eelkuumutada temperatuurini 200...300 C° ning pärast keevitamist kõrgnoolutada.: kuumutada temperatuurini 710 C°, hoida sellel temperatuuril vähemalt 5 minutit metalli paksuse iga millimeetri kohta ja seejärel jahytada aeglaselt. Mõnikord tuleb neid teraseid lõõmutada temperatuuril 670...800 °C.

Kõrglegeerteraseid kasutatakse keemiaseadmeis ja toiduainetööstusmasinais. Need terased on hästi tugevad, plastsed ja vedelvoolavad. Keevitamisel tuleb silmas pidada, et nimetatud terased on halvad elektri ja soojusjuhid, mistõttu nad kalduvad tugevalt kõmmelduma ja alluvad kristallidevahelisele korrosioonile.. Seetõttu on oluline väga täpselt jälgida keevitusrežiimi. Keevitatakse alalisvooluga vastupolaarselt. Torustike, turbiinide, kõrgrõhukatelde, keemiaaparaatide jm. seadmete osade valmistamiseks kasutatakse tagikindlaid teraseid. Need on korrosioonikindlad ja taluvad kõrgel temperatuuril pikaajalist koormust. Keevitamisel on neil terastel kalduvus moodustada kuumpragusid. Keevitatakse vastupolaarse alalisvooluga. Sisepinged kõrvaldatakse pärast keevitamist termotöötlusega ( noolutamine temperatuuril 650 °C).

Kroomterased, sisaldavad 4...14% kroomi ja kuuluvad martensiitklassi. Neist valmistatakse kõrgtugevaid tarindeid (Naftatöötlusaparatuur) töötamiseks agressiivses keskkonnas. Kroomteraste hulka kuuluvad ka GOST standardi järgi terased 15X28 ja 1X17JU5, mis sisaldavad 18...30% kroomi ja kuuluvad ferriitklassi. Need terased on roostekindlad ja seda ka kõrgel temperatuuril. Kroomteraste keevitatavust halvendab kalduvus õhus karastuda ja moodustada martensiitstruktuuri ning terade kasv soojusmõju piirkonnas. Keevitamiseks tuleb kroomteraseid eelkuumutada temperatuurini 200...400°C. Pärast keevitamist jahutatakse tooteid seisvas õhus temperatuurini 150...200 °C ja seejärel kõrgnoolutatakse: kuumutatakse ahjus temperatuurini 720...750 °C ja hoitakse sellel temperatuuril 5 minutit metalli paksuse iga millimeetri kohta, kuid mitte vähem kui üks tund. Seejärel jahutatakse seisvas õhus aeglaselt. Teraseid, mis sisaldavad 7...10% kroomi, hoitakse ahjus arvestusega 10 minutit metalli paksuse iga millimeetri kohta. Keevitada tuleb vastupolaarse alalisvooluga.

Mangaanirikkad austeniitterased (Mangaanisaldusega 11...16%) on väga kulumiskindlad. Neist valmistatakse raudteepööranguid, ekskavaatorikoppade hambaid, põhjasüvendikoppasid jne. Nende keevitamiseks kasutatakse aluselise kattega nikkelmangaanelektroode, roostevabu elektroode ning süsinikuvaesest terasest elektroode kattega, mis sisaldab 60...65% ferrokroomi. Mangaanteraseid keevitatakse vastupolaarse alalisvooluga. Teras peab keevitamisel olema karastatud. Seda tuleb kontrollida magnetiga (karastatud teras pole magnetiline).

Tööriistaterastest valmistatakse lõiketöötlusriistu. Kaarkeevitusega kinnitatakse tavaliselt terasest terahoidiku külge kiirlõiketerasplaat või sulatatakse hoidikule peale kiirlõiketerasest kiht. Pealesulatus on otstarbekas siis, kui elektroodidena kasutatakse kiirlõiketerase jäätmeid (murdunud puure, avardeid, hõõritsaid, lõiketerasid jne) või on kiirlõiketerasest (valtstraadist või sepisvardaist) valmistatud elektroodid. Peale sulatatakse muldvormis korraga mitmele toorikule ( katkematu sulatusega). Pealesulatamise lõpetamiseks juhitakse kaar tooriku metallile ja katkestatakse. Seejärel lõikeriist lõõmutatakse, töödeldakse mehaaniliselt ning karastatakse ja noolutatakse kolm korda. Pärast neid operatsioone on pealesulatatud metalli kõvadus 62...65 HRC.

6. Alumiiniumi ja selle sulamite keevitamine

Väikese tugevuse ja suure plastsuse tõttu kasutatakse tehnikas puhast alumiiniumi suhteliselt vähe. Enimkasutatavad sulamid on duralumiinium ja silumiin .

Peamised raskused alumiiniumi ja selle sulamite keevitamisel on järgmised:

• sulametalli pinnal moodustub rasksulav alumiiniumoksiidi kelme (Al2O3), mis takistab metalliosakeste kokkusulamist. Eriti keerukas on protsess veel seetõttu, et alumiiniumoksiidil on kõrge ( 2050 C°) ja alumiiniumil madal (658 C°) sulamistemperatuur .
  
• Alumiiniumi ja tema sulamite suure soojusjuhtivuse tõttu tuleb keevitamisel kasutada tehnoloogilisi erivõtteid ning massiivseid detaile eelnevalt kuumutada.
  

6.1 Ettevalmistused alumiiniumi keevitamiseks

Alumiiniumi ja selle sulameid kaar-, gaas- ja argoonkeevitatakse. Olenemata keevitusviisist tuleb keevitatavad pinnad enne rasvastustada ja eemaldada sealt oksiidikelme. Metalli pind rasvastustatakse lahustitega. Selleks sobivad orgaanilised lahustid , aviobensiin ja tehniline atsetoon . Seejärel eemaldatakse oksiidikelme kas mehaaniliselt või söövitamise teel. Oksiidikelme keemiliseks eemaldamiseks söövitatakse keevitatavaid detaile 0,5...1 minut söövituslahuses, mis koosneb : 45...55grammi tehnilise naatriumhüdroksiidi ja 40...50 grammi tehnilise naatriumfluoriidi lahus 1 liitris vees. Seejärel pestakse voolavas vees, neutraliseeritakse 1...2 minuti vältel lämmastikhappe 25...30% vesilahuses, pestakse voolavas vees, seejärel kuumas vees ja kuivatatakse niiskuse täieliku eemaldumiseni. Rasvatustatud ja söövitatud detailid ei tohi keevituse ootel seista üle nelja tunni.

Kuni 5 mm paksust lehtalumiiniumi keevitatakse faasimata, üle selle servad faasitakse. Kuni 25 mm paksusi detaile võib keevitada eelkuumutuseta. Üle 25 mm paksusi detaile on soovitatav eelkuumutada temperatuurini 300...400 C°, silumiinvaludetaile temperatuurini 250...300 C°.

7. Vase ja vasesulamite keevitamine

Vase keevitamist raskendab tema suur soojusjuhtivus , hea vedelvoolavus ning kalduvus tugevasti oksüdeeruda kuumas, eriti aga sulavas olekus. Vase soojusjuhtivus on peaaegu 6 korda suurem kui terasel . Vase keevitatavust mõjutavad tema koostises olevad lisandid (hapnik, vismut, plii, väävel, fosfor , antimon, arseen ), kõige rohkem halvendab keevitatavust vismut. Kuumas või sula olekus oksüdeerub vask vask(I)oksiidiks Cu2O . See reageerib metallis lahustunud vesinikuga ning põhjustab pinnapragusid. Kõige paremini keevitatav on elektrolüütiline vask, mille lisandisisaldus on kuni 0,05%. Vase keevitamisel kasutatakse käsikaarkeevitust, automaatkeevitust räbustis, gaaskeevitust ja kaitsegaasis keevitust.

Käsikaarkeevitatakse metall - või süsielektroodiga. Süsi- või grafiitelektroodiga keevitamisel on lisametalliks samad vaskvardad mis metallelektroodiga keevitamisel. Süsielektroodi korral kasutatakse eriräbusteid, mis enne keevitamist kantakse lisametallvardale või puistatakse servatud keevitusalasse.

Kuni 4 millimeetri paksusi vasktooteid keevitatakse ilma servamata. Põkkliited koostatakse vahedeta. Nurk- ja vastakliidete keevitamiseks tuleb toode asetada nii, et mõlemad keevitatavad pinnad paikneksid rõhtpinna suhtes 45° nurga all. Üle 5 millimeetri paksusi tooteid tuleb enne keevitamist kuumutada temperatuurini 200...300°C.

Vase metallelektroodiga kaarkeevitamise režiimid

Metalli paksus mm

Elektroodi läbimõõt

Vool Amprites

2

3

120...150

3

3...4

160...210

4

4

240...280

5

5

300...350

6

5...6

330...380

Tabel 2

Räbustid automaatkeevitusel kasutatakse kas sulamatuid süsi- või sulavaid metallelektroode ning räbusteid. Süsi- või grafiitelektroodiga keevitamisel kasutatakse automaatkeevituspead, mis liigub piki õmblust püsikiirusega. 4...8 mm paksuse vase keevitamiseks võetakse süsielektroodi läbimõõduks 20 mm. Räbustis süsielektroodiga keevitusrežiimid on allolevas tabelis.

Vase räbustis süsielektroodiga automaatkeevitamise režiimid elektroodi läbimõõduga 20 mm

Lehe paksus paksus mm

Vool Amprites

Kaare pinge voltides

Keevituskiirus m/h

4

780...800

18...19

22...23

6

960...980

8

1000

18

16

Tabel 3

Metallelektroodiga saab automaatkeevitada tavaliste keevitusautomaatidega. Keevitatakse vastupolaarse alalisvooluga. Keevitustraat on valmistatud vasest M1, M2 või M3, läbimõõt 1,6...3 millimeetrit. Metallelektroodiga keevitamisel kasutatakse keraamilist räbustit koostisega: 28% marmorit, 57,5% päevakivi, 8% fluoriidi, 2,2% puusütt, 3,5% boorräbu ja 0,8% alumiiniumi. Keevitatakse vahelduvvooluga. Ühepoolne õmblus keevitatakse grafiit - või vaskplaadil täieliku läbikeevitusega. Kuni 8 mm paksusi lehti keevitatakse ilma servamata. Paksemad lehed servatakse V-kujuliselt 60° nurga all. 8...12 millimeetri paksusi vasklehti on soovitatav keevitada kahepoolselt. Et kaar keevitamise alustamisel paremini süttiks on soovitatav panna elektrooditraadi otsa alla messinglaaste.

Vaske saab keevitada ka kaitsegaasis:argoonis või lämmastikus. Vaske saab argoonis või lämmastikus keevitada sulamatu volframelektroodiga või sulavelektroodiga. Ulatuslikult on levinud volframelektroodiga keevitamine päripolaarse alalisvooluga. Lisametallina kasutatakse vasest M1, M2 ja M3 vardaid.

Sulavelektroodiga keevitatakse samuti päripolaarse alalisvooluga. Elektroodid tehakse vasktraadist (M1) või pronkstraadist.

Gaaskeevitust rakendatakse vase puhul kõige enam. Kuni 5 millimeetri paksuse vase keevitamisel on lisametalliks vask M1, M2 või M3.

8. Hõõrdkeevitus

Hõõrdkeevitus (FSW Friction Stir Welding ) on suhteliselt uus liitmise tehnoloogia , mis leiutati aastal 1991 TWI (The Welding Institute) poolt. Protsess toimub tavaliselt temperatuuril 0,8 materjali sulamistemperatuuri ning liitmine saavutatakse piltlikult sepistamisega. Liidetavad materjalid on keevitamise jooksul jäigalt kinnitatud rakistusega. Keevitamine toimub silindrikujulise kulumatu tööriistaga, mille otsas on väike sond ( probe ). Protsessi juures pole tarvidust täitetraadile ning kaitsegaasile. Parameetrid , millega protsessi juhitakse on tööriista pöörlemiskiirus, liikumiskiirus kui ka tööriista mõõtmed ning selle allasurumisjõud.

Pöörlev tööriist surutakse liitesse kuni õlg kontakteerub detaili pinnaga. Tööriista pealesurumisest ning selle pöörlemisest põhjustatud hõõrdumise tagajärjel tekkiv soojus põhjustab liidetavates detailides viskoosse-plastilise olukorra, mis on eelduseks liite tekkimisele. Keevituse kestel liite ümbruses materjal soojendatakse tööriista perifeeria ümber ning seejärel toimub materjalide järk-järguline uuestiliitmine sondi tagaküljel. See põhjustabki keevisliite materjalide vahel. FSW on liitmisprotsess metalli sulamiseta ja täitematerjalideta. Protsessiga saadakse tugevad ja plastilised liited . Meetod on eriliselt sobilik komponentidele, mis on pikad lamedad, kuid seda saab ka rakendada ka torudele, süvistatud lõigetele ja ka positsioonkeevitamisele. Sellised keevised saadakse kombineeritult hõõrdumisel tekkiva soojusega ja pöörlemise tõttu tekkiva mehaanilise deformatsiooniga. Maksimaalne temperatuur milleni jõutakse on 0.8 sulamistemperatuuri. Tööriist on silindrikujuline, selle otsas on läbiv sond (ing. k-probe) või keerukam ühenduskoht. Silindrilise osa ja sondi vahelist osa nimetatakse õlaks (ing. k.- shoulder ). Samaaegselt pealispinna „hõõrumisega” läbib sond detaili. Hõõrdumisega pöörleva ja translatoorselt liikuva tööriista ja detaili vahel saadaksegi protsessi tekkeks vajalik soojus. Tööriista otsa juures toimuv deformeerumine toob kaasa adiabaatlilise soojuse mahulise kaasmõju detailidele. Keevitusparameetrid tuleb reguleerida nii, et hõõrumise suhe deformatsiooni väheneb kui detaili paksenedes. See on vajalik, et tagada piisav soojussisestus ühiku pikkuse kohta. FSWga tekkiva liite mikrostruktuur sõltub detailist, tööriista projekteerimisest pöörde ja liikumise kiirusest, mõjuvast jõust ja liidetavatest materjalidest . Liitealas on mitmesugused tsoonid nagu tavaliseski keevitsprotsessis. Keskmine regioon on sibularõngakujulise mustriga ning on kõige enam deformeeritud. Sageli tundub see dünaamiliselt rekristalliseerunud olevat nii, et detailne mikrostruktuur võib koosneda võrdtelgsetest kristalsetest teradest. Tööriista iga pöörde jooksul tekivad materjali silindrikujulised kihid, mis annavadki iseloomulikud sibularõngad liite pinnal.

9. Plasmakeevitus

Plasmakeevitus jaguneb kaheks keevitusviisiks:

Keevitamine plasmajoaga (joon. 9a).

Keevitamine plasmakaarega (joon. 9b).

Plasma tekkimiseks süüdatakse plasmatronis kas otsene või kaudne elektrikaar. Seejärel juhitakse kaare sambale gaas, mis läbib samba ja väljub põletist kõrge temperatuuriga plasmana. Otsene kaar süüdatakse põleti elektroodi ja keevitava materjali vahel. Kaudne kaar süüdatakse elektroodi ja düüsi vahel ning põletist väljub ainult plasmajuga. Plasmakaare annab otsese kaarega põleti, plasmajoa aga kaudse kaarega põleti. Elektroodid valmistatakse kas vasest või volframist. Plasmat moodustavate gaasidena kasutatakse lämmastiku, argooni, vesiniku, heeliumi, hapnikku ja nende segusid. 

Plasmakaart kasutatakse lõikamisel, keevitamisel ja pealesulatamisel, kusjuures töödeldav materjal peab elektrit juhtima. Plasmajuga kasutatakse peamiselt kuumutamiseks kuid ka elektrit mittejuhtivate materjalide keevitamiseks. Plasmakaarega on võimalik keevitada igas asendis.

FSWl on järgmised eelised võrreldes tavapäraste keevitusmeetoditega:

• Puudub vajadus täitetraadile
  
• Minimaalne liite ääriste ettevalmistamine
  
• Protsess eemaldab liite vahel oleva oksiidi
  
• Automatiseerituse tase
  
• Liite kõrge tugevus
  
• Võimalik liita sulameid, mida ei saa liita oma tavapäraste keevitusmeetoditega pragudele vastuvõtlikkuse tõttu.
  
• Vähesed kujumuutused seda isegi pikkade õmbluste juures
  
• Suurepärased mehaanilised omadused nagu väsimustugevus, tõmbetugevus ja painutustestimine
  
• Pooride puudumine
  
• Pritsmete puudumine
  
• Vähene kokkutõmbumine
  
• Saab opereerida kõikide asendites
  
• Energiasäästlik
  
• Keevitajalt ei nõuta keevitussertifikaati
  
• Õhuke oksiidikiht liidetavatel detailidel on aktsepteeritav
  
• Pole vajadust lihvimise , harjamise või söövitamise järgi.
  
• Võib keevitada alumiiniumit ja vaske üle paksusega kuni 50 mm. ühe läbimiga
  

Piiranguid FSW protsessile on vähendatud intensiivsete uuringute ja arendusega. Siiamaani esinevad protsessil järgmised puudused:

• Detail peab olema jäigalt kinnitatud
  
• Iga keevituse lõppu jääb ava
  
• Ei saa teha nurkõmblusi (fillet welds)
  
• Lisaks tööriista allasurumisele on vajalik jõud tööriista edasiliigutamiseks mööda liidet.
  
• Tööriist on kallis ja kulub kiiresti, kui ei kasutada õigeid keevitusrežiime
  
• Keerukas aparaadi seadistamine
  

Kasutatud materjalid:

http://et.wikipedia.org

http://www.google.ee
20